luận văn đại học sư phạm Tìm hiểu một số thiết bị điện dân dụng mới và tính toán thiết kế một máy hàn điện công nghiệp và dân dụng

Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

PHẦN MỞ ĐẦU
1.

Lí do chọn đề tài

Ngày nay, nhờ ứng dụng những thành tựu của kĩ thuật điện tử mà các
thiết bị gia dụng từng bước được hoàn thiện và hiện đại hơn. Các thiết bị
không ngừng ứng dụng những công nghệ mới ngày càng hiện đại đáp ứng
nhu cầu ngày càng cao của con người như hệ thống điện chiếu sáng sử
dụng một số nguồn sáng mới, công nghệ tạo ụzôn, máy lọc nứơc, lò vi súng
và nhiều thiết bị khác.
Những thiết bị này rất đa dạng và phong phú, để giúp người sử dụng
được thuận lợi trong việc sử dụng khai thác tốt các dụng cụ này cũng như
bổ sung những hiểu biết về một số thiết bị mới ngoài những thiết bị chúng
em đã tỡm hiểu trong học phần thiết bị điện dõn dụng với sự giúp đỡ của
thầy Hoàng Kim Hải em đã lựa chọn đề tài khố luận cho mình là: “Tìm
hiểu một số thiết bị điện dân dụng mới và tính tốn thiết kế một máy hàn
điện cơng nghiệp và dân dụng”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu và tỡm hiều cấu tạo, nguyên lí hoạt động cũng như ứng
dụng của một số thiết bị điện dân dụng, thiết kế mơ hình một máy hàn
nhằm đáp ứng nhu cầu học tầp của sinh viên, trang bị sõu rộng những kiến
thức thực tế trong q trình dạy học. Từ đó tạo ra hứng thú học tập để sinh
viên tự nghiên cứu, mở rộng hơn kiến thức của mình về các thiết bị dân
dụng trong đời sống hàng ngày
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu

Tỡm hiểu về cấu tạo, nguyên lí, đặc điểm, ứng dụng của mốt số thiết
bị điện dõn dụng và thiết kế mơ hình của một máy hàn điện.
1
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

1

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

-

Vũ Thị Oanh

Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu về một số thiết bị điện dân dụng trong thực tế, thiết kế
một máy hàn.
4. Nhiệm vụ nghiờn cứu
- Cấu tạo, nguyên lí, đặc điểm, ứng dụng của một số thiết bị điện dõn
dụng trong gia đình và trong cơng nghiệp.
- Thiết kế một máy hàn điện cụ thể
5. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tỡm hiểu các thông tin về cấu tạo, nguyên lí làm việc của
một số thiết bị điện dõn dụng.
- Tớnh toán thiết kế một máy hàn điện.
6. Cấu trúc của đề tài
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo. Nội dung chớnh

của khoá luận được chia làm 2 phần:
Phần 1: Một số thiết bị điện dõn dụng
Phần 2: Thiết kế mơ hình máy hàn

2
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

2

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Phần 1
MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG
Các thiết bị điện sử dụng trong đời sống hàng ngày rất đa dạng,
phong phú và ngày càng hiện đại, ở phần này giới thiệu một số thiết bị điện
dõn dụng như: ổn áp, quạt, đèn chiếu sáng, máy lọc nước, máy hút ẩm và
một số thiết bị khác.
1. Ổn áp
Việc sử dụng máy tăng giảm điện để chạy các thiết bị điện, điện tử
có nhiều bất tiện như phải điều chỉnh bằng tay, kém tin cậy, không kịp thời
dù biến áp có cả bộ tự động cắt điện thì cũng gõy mất điện vì quá áp.
Chớnh vì vậy, hiện nay người ta thích dùng máy ổn áp.
Ổn áp là thiết bị có thể tự động ổn định được điện áp đầu ra trong
một phạm vi khá rộng dù điện áp lưới điện xoay chiều ở đầu vào biến động.

Ổn áp xoay chiều thơng dụng có 3 loại: ổn áp cơ điện tử, ổn áp sắt từ và ổn
áp điện tử.
1.1. Ổn áp cơ điện tử
1.1.1. Giới thiệu chung
Đõy là máy được dùng phổ biến hiện nay có phần cơ điện là một bộ
tăng,giảm điện vô cấp.Cuộn dõy điện từ kiểu tự ngẫu được quấn vào lừi sắt
“silic” hình vành khăn. Một động cơ ‘servo’ quay con trượt tiếp xúc vào
lớp dõy đã mài hết cách điện để thay đổi số vòng AX cho phù hợp với điện
áp vào U1 nhằm giữ điện áp U2 luôn ổn định. Như hình vẽ sau:

3
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

3

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

-

Hình 1-1: Ngun lí biến áp tự ngẫu quay bằng động cơ
Giả sử:
U1 tăng động cơ sẽ quay thuận chiều kim đồng hồ đe tăng số vịng W1.
U1 giảm thì động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ giảm số vịng phía điện

-

vào (AX)
Động cơ sẽ đứng lại khi U2 đạt đúng định mức.
Phần điện tử sẽ điều chỉnh động cơ servo hoạt động để U2 luôn ổn định ở
220V nhờ các mạch ‘trigơ’ dùng IC hoặc transitor.
1.1.2. Nguyên lí làm việc
1.1.2.1. Nguyên lớ làm việc của ổn áp dùng transitor

4
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

4

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Hình1-2: Sơ đồ ngun lí ổn áp cơ điện tử dùng transitor
Trên hình vẽ là mạch ổn áp tự động có 12 transitor trong đó: các
transitor Q5-Q6 để khuếch đại tín hiệu dị áp; tiếp theo là các tầng ‘trigơ’
Q1-Q2 và Q3-Q4 ; cuối cùng tín hiệu vào các tầng sau để đóng mở điện cho
động cơ servo 12V ở trạng thái: quay thuận, quay ngược hoặc ngừng lại, để
ổn định điện áp ra U2.
Các transitor Q9,Q10, Q11,Q12 dùng loại 2SC2383, cũn lại là 2SC945
Chiết áp: RV = 10K; R20 R21 10 Ω

+ Giả sử: điện áp nguồn tăng, thì dịng đưa vào Q5 tăng (UB) nó sẽ
dẫn mạch nên điện áp trên cực E tăng(UE ) và UC giảm: Q1 tắt, Q2 dẫn làm
cho UB và Q7 tụt xuống mức thấp nhất nên nó ngưng dẫn. Áp ở cực E của
Q6 tăng cao, nó sẽ tắt và UC cũng cao nờn: Q3 dẫn và Q4 tắt; vậy Q8 sẽ dẫn
mạnh. Q9 và Q12 sẽ mở.
Điện áp một chiều 12V sau khi đã được nắn lọc (không vẽ ở sơ đồ)
cấp vào động cơ DC qua Q9 và Q12 (A→ B) sẽ quay thuận chiều kim đồng
hồ kéo con trượt ở biến áp tự ngẫu cho tăng số vòng cuộn sơ cấp để giảm
điện áp ra xuống mức quy định 220V.
+ Nếu điện áp nguồn giảm, mạch sẽ tác động ngược lại. Lúc này U B
vào Q5 giảm, nên áp ở cực E giảm và UC tăng làm cho: Q1 dẫn mạnh, Q2 tắt
và Q7 dẫn. Áp cực E của Q6 giảm, nó sẽ dẫn mạnh nên Uc ở Q6 giảm: Q3 tắt
và Q4 dẫn nên UB ở Q8 tụt xuống thấp làm nó ngừng dẫn. Q 10 và Q11 sẽ mở.
Động cơ được cấp điện 1chiều 12V qua Q10 và Q11 (B → A) đã đảo chiều
nên sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, kéo con trượt ở biến áp tự ngẫu cho
giảm số vòng cuộn W1 để tăng điện áp ra đúng định mức quy định 220V.
+ Khi điện áp ra ổn định, đạt định mức 220V thì điện áp trên R V
khơng đủ làm Q1 dẫn và cũng không đủ làm Q3 bóo hồ nên Q7và Q8 đều ở
trạng thái khóa.
5
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

5

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Động cơ ĐC khơng được cấp điện sẽ đứng ở vị trí nhất định(chỉnh
RV có thể thay đổi được U2 ± vài %).
+ Trường hợp điện áp nguồn cao quá hoặc thấp dưới mức cho phép
của ổn áp thì con trượt (nối với rơto) sẽ gạt vào công tắc K lắp ở 2giới hạn
biên, nối mát chõn B của Q8, Q7: động cơ mất điện, ổn áp tự động cắt điện.
1.1.2.2. Nguyên lí làm việc của ổn áp có mạch điện tử dùng IC
Sơ đồ ngun lí:

Hình1.3. Sơ đồ ngun lí ổn áp cơ điện tử lioa
Các loại ổn áp điện tử ngày nay đều có mạch điện tử dùng IC thay
cho linh kiện rời
Trên đõy là mạch điện ổn áp cơ điện tử của hóng Lioa NL-1000NM
có đến 3IC. Trong đó IC1 ký hiệu HA17324 là IC điều khiển; IC 2 là cầu cõn
bằng để chạy động cơ ĐC dùng ký hiệu IC BA6209, Q 1 là IC ổn áp DC
12V ; hai transitor T1 và T2 ký hiệu 2SC945 định giới hạn trên (250V) và
giới hạn dưới (150V) cho phạm vi điều chỉnh thay cho 2cơng tắc hành trình
cơ khí K1,K2.
6
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

6

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Ngun lí làm việc: Tương tự như nguyên lí làm việc của mạch điện
tử dùng transitor.
1.2. Ổn áp sắt từ
- Loại ổn áp này rất đơn giản, làm việc ở trạng thái bóo hồ từ. Cấu
tạo thường có 2 phần khác nhau: một phần giống biến áp thông thường, cũn
phần kia được tớnh theo chế độ bóo hồ từ. Chúng có thể ghép chung vào
một lừi chữ E khơng đối xứng(một nhánh có tiết diện lớn, cũn nhánh kia
nhỏ để đạt bóo hồ)cũng có khi tách thành 2-3lừi riêng biệt cho dễ bố trí và
điều chỉnh.
Sơ đồ ngun lí của ổn áp sắt từ có 3lừi:

Hình 1-3: Sơ đồ ngun lí bộ ổn áp sắt từ
Lừi dẫn từ hình vành khăn, trên đó có quấn cuộn dõy L 3 kiểu biến áp
tự ngẫu. Tụ C được chọn và nối theo mạch cộng hưởng song song để giữ U
ra thật ổn định. Điện áp U2 ra được bù trừ nhờ cuộn kháng L 1 và cuộn bù
L2(lọc).
- Hoạt động: Giả sử U vào tăng quá 220V thì dịng điện I(có tớnh
điện cảm) sẽ gõy ra sụt áp tăng lờn trên cuộn kháng L 1, để giữ được U2 vẫn
ở mức 220V, dòng điện I sẽ giảm xuống nhưng nhờ tụ C (có tớnh điện
dung) ở L2 sẽ bù lại phần sụt áp này. Chớnh vì vậy điện áp ra U 2 ln giữ
được ổn định.
7
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

7

Trường ĐHSP Hà

Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

- Nhận xét: Ổn áp cộng hưởng sắt từ phải làm việc ở chế độ bóo hồ
từ nên rất nóng, tổn hao điện nhiều, độ ổn định không bằng ổn áp điện tử
nhưng tác động nhanh, nhạy hơn ổn áp cơ điện tử, độ bền cao, công suất
phù hợp với dụng cụ điện gia đỡnh nên vẫn được ưa chuộng.
1.3. Ổn áp xoay chiều điện tử.
Ở những nơi mà điện nguồn không ổn định, dao động từ U V=190V
đến 250V có thể tự lắp lấy ổn áp để có U ra=220V dùng cố định cho một
thiết bị
Dựa vào phương pháp điều khiển khống chế xung- pha bằng một
mạch tạo dao động dùng các transitor và biến áp xung B 2 tạo xung đồng bộ
với tấn số của nguồn điện mạng(50-60Hz). Thysistor đóng vai trị là phần
tử điều chỉnh điện áp qua biến áp B1.
Như hình vẽ sau:

Hình 1-4: Sơ đồ ngun lí bộ ổn áp điện tử
8
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

8

Trường ĐHSP Hà

Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Điện áp trên tải được đưa tới tụ C 2 qua một mạch phõn áp(R18-R21)
và qua cầu điôt (VD10-VD11). Điện áp này tỷ lệ và gần bằng với điện áp thực
trên tải. Tín hiệu hồi tiếp thể hiện về những thay đổi của điện áp đầu ra của
bộ ổn áp này được đưa qua chiết áp R 4 vào mạch điều khiển. Phần mạch
điều khiển này bao gồm bộ tạo xung T 1-T2 và biến áp xung B2, điện áp
chuẩn được tạo ra bởi mạch ổn áp (R1,VD1,VD2).
Việc so sánh tín hiệu hồi tiếp với điện áp chuẩn được thực hiện trên
cực góp của T2; T2 thơng nhiều hay ít là do mức tín hiệu hồi tiếp quyết
định.
Nhờ đó tụ C3 sẽ được nạp đến điện áp làm việc của mạch ngưỡng T 3,
T4 trước hoặc sau thời điểm ban đầu của mỗi chu kì. Các điện trở R 6,R8,R9
để hạn dòng; R7 làm giảm các ảnh hưởng của dũng ngược cực phát T 2 tới
các quá trình xảy ra trong bộ tạo xung.
Khi điện áp trên tụ C3 trở nên lớn hơn điện áp trên điện trở R11
(khoảng 0,7V) thì lập tức T 3,T4 thơng và tụ C3 phóng điện qua cuộn sơ cấp
của biến áp tạo xung B2. Trên các cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện các xung ngắn
đưa tới cực điều khiển G của Thyristor Th1, Th2 qua các điện trở hạn dòng
R16,R17.
-Trong mạch dùng 2 thyristor đấu song song ngược chiều đẻ điều
chỉnh được cả nửa chu kì õm lẫn chu kì dương của nguồn.
Giả sử điện áp nguồn tằng lên đến 250V, điện áp trên C 2 sẽ cao hơn
điện áp chuẩn; T2 đóng, tụ C3 khơng kịp nạp tới mức ngưỡng nên T 3,T4
khoá, bộ tạo xung lúc này khơng làm việc, các thyristor khơng dẫn và dịng
tải sẽ đi qua các biển trở R13-R14 gõy nên các sụt áp nên điện áp ra trên tải
chỉ tăng ở mức 220±5V
-Khi điện áp mạng giảm dưới mức quy định thì bộ tạo xung sẽ làm

việc, các thyristor sẽ thụng(thơng hồn toàn khi điện áp này giảm xuống
gần 200V). Lúc này dòng tải sẽ đi qua R15 và các thyristor. Sụt áp trên R15
9
9
Líp: K57A - Khoa SPKT
Trường ĐHSP Hà
Nội


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

khơng đáng kể nệ điện áp ra vẫn ở mức cho phép. Điện trở R 15 có tác dụng
làm giảm biên độ dịng điện so sự thay đổi đột ngột trong q trình này và
nó cũng tiêu tán khoảng 5W.
2. Quạt điện
Quạt điện là thiết bị dẫn động bằng điện nhằm tạo ra các luồng gió
phục vụ lợi ích con người và ngày càng được cải tiến từ chỗ dùng các công
tắc để thay đổi tốc độ quat dần dần cải tiến lên thay đổi tốc độ gió bằng
mạch điện tử hay điều khiển tốc độ quạt bằng các điều khiển từ xa.
2.1 Cấu tạo chung của quạt
Quạt điện nào cũng gồm 3 phần chớnh:
- Phần tĩnh (stato) được làm bằng những lá thép sillớc mỏng ghép lại
thành hình trụ rỗng. Trên stato được dập sẵn các cực hoặc các rónh để quấn
dõy điện từ.
- Phần động (rôto) cũng do các lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành
khối trụ. Trên bề mặt rôto cũng có các rónh đúc nhơm kín, tạo thành những
thanh dẫn điện nối với nhau bằng vòng ngắn mạch ở 2 đầu. Trên rơto có
trục để lắp cánh quạt

- Phần nắp thường ở 2 đầu được lắp bạc hoặc vòng bi để cho rôto
quay trơn so với stato.
2.2 Nguyờn lớ làm việc chung
Các loại quạt điện thông dụng đều là động cơ điện xoay chiều không
đồng bộ một pha rôto lồng sóc.
Khi cho điện xoay chiều 1pha vào các cuộn dõy stato dòng điện I 1 đi
qua cuộn dõy sẽ sinh ra từ trường Φ 1. Trong rơto lồng sóc có các thanh dẫn
sẽ cảm ứng ra các sức điện động, nhờ có sự liền mạch ở hai đầu nên xuất
hiện dịng điện I2 trong rơto, tương ứng là từ trường Φ2.

10
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

10

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Cả stato và rơto lúc này đều có từ trường nhưng khơng làm quạt tự
quay được vì đây chỉ là từ trường đập mạch khi đó nếu mồi bằng tay vào
rơto quay theo chiều nào thì quạt sẽ quay theo chiều đó.
Để tạo được mơmen khởi động cho quạt điện người ta thường dùng
2phương pháp khởi động:
a)

Khởi động quạt điện bằng vòng chập
Khởi động bằng cuộn dõy phụ qua tụ điện
Đối với quạt điện vòng chập
Đăc điểm của quạt là các cực đều lồi, trên mỗi cực chớnh của stato
đều được sẻ rónh, tách ra 1/3 tạo thành cực từ phụ để nhét vào đó một vòng
dõy đồng gọi là vòng chập mạch. Chớnh nhờ sự kết cấu như vậy mà khi
nào cho điện xoay chiều pha vào cuộn dõy, trên mỗi cực từ của quạt sẽ xuất
hiện 2từ trường: từ trường chớnh và từ trường phụ lệch pha nhau do vậy
mà mô men khởi động được tạo ra, để rôto tự quay theo chiều có cực từ
phụ mà khơng cần lực khởi động bên ngoài.

b)

Đối với quạt điện chạy tụ
Đặc điểm stato của quạt chạy tụ là có nhiều rónh (cực ẩn) khơng đặt
vịng chập mạch và ít nhất cũng có 2 cuộn dõy: cuộn dõy dõy chớnh gọi là
cuộn làm việc(LV) được quấn bằng dõy điện từ cỡ to và ít vịng. Cuộn dõy
phụ gọi là cuộn khởi động(KĐ) được quấn bằng dõy điện từ cỡ nhỏ hơn và
nhiều vịng hơn, khơng nằm chung rónh mà được đặt lệch trong khơng gian
với cuộn làm việc một nửa bước cực. Cuộn khởi động lại được nối tiếp qua
1tụ điện nên tuy cùng nối một pha với cuộn làm việc nhưng đã tạo được sự
lệch pha về thời gian làm stato sinh ra từ trường quay, do vậy mômen khởi
động được tạo thành quạt tự khởi động dễ dàng.
2.3 Quạt điều khiển từ xa bằng IC
Việt Nam đã chế tạo ra nhiều loại quạt bàn, quạt treo tường điều
khiển từ xa.
11
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

11

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Cụ thể 1loại quạt có những chức năng sau: Điều khiển từ xa 5m; tắt
mở hẹn giờ, gió từng cơn quay; kí hiệu bộ điều khiển từ xa ITFC -05V2.
Động cơ vẫn được chế tạo như quạt điện thường có tụ và 3 nấc 1-2-3
rồi đấu ra với một mảng “bo” điểu khiển bằng IC đặt dưới chõn quạt.
Mạch quạt điều khiển từ xa:

Hình2: Mạch quạt điện điều khiển từ xa
Cấu tạo: dùng IC SC 820644-SIDF 086 được lắp thêm tụ C 7 để
chống nhiễu nên làm việc rất ổn định. Nguồn 220 V trước khi cấp vào IC
được giảm áp và nắn, lọc bằng các điện trở R 1-R2-R3-R4, các điốt D1-D2 và
các tụ C1ữC2 ; ổn áp bằng điốt zene.
Điều chỉnh tốc độ quạt có 3 cấp bằng cách ấn các nút trên bộ điều
khiển từ xa: Bộ phận nhận lệnh là tế bào quang điện Y. Sau khi được
khuếch đại sẽ đưa lệnh này vào IC để giải mã ; đầu ra sẽ tác động vào cực
G của một trong các triac 97A3 để tiếp điện vào số 1, số 2, hoặc số3(cuộn
dõy stato qua các triac), cho quạt quay nhanh hoặc chậm tuỳ ý muốn. Quạt
có thể thổi gió từng cơn, khi ấn phớm 4 để IC tác động nhanh, đóng và ngắt
theo chu kì (trong một chu kì ở một thời gian t 1 quạt được nối trực tiếp vào
12
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

12

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

nguồn, sang thời gian t2 điện lại được cắt và đóng theo kiểu xung để giảm
cơng suất). Như vậy, gió sẽ ào ào rồi lại đến chu kì sau, tốc độ giảm chỉ hiu
hiu tạo cảm giác dễ chịu cho người sử dụng.
Các đèn Led tín hiệu số 1, số 2, số 3, cho biết quạt chạy nhanh hay
chạy chậm; đốn số 4 để báo quạt quay; số 5 là tín hiệu gió từng cơn cũn
đèn số 6,7,8,9 là đèn hẹn giờ.
3. Đèn chiếu sáng
3.1. Đèn huỳnh quang
3.1.1. Cấu tạo đèn huỳnh quang
Đèn huỳnh quang thường có dạng hình ống, bên ngồi là ống thuỷ
tinh bền chắn tia tử ngoại. Hai đàu phớa trong bố trí điện cực và bổ xung
khí trơ hoặc Kripton và lượng thuỷ ngõn thích hợp.
Cấu tạo:

Đèn huỳnh quang có thể cấu tạo catot nóng hoặc catot nguội. Catốt
nóng được làm bằng sợi vonfram, cũn catốt nguội có dạng ống nhỏ bằng
thép và đòi hỏi điện áp trên đèn rất lớn, do vậy đèn huỳnh quang catot
nguội có hiệu quả ánh sáng thấp hơn nhưng có tuổi thọ cao hơn thích hợp
với ứng dụng ở các vị trí khó thay đèn.
Đa số các đèn huỳnh quang thông dụng thuộc loại catot nóng.

13
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

13

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Thành phần hỗn hợp các phốtpho có thể thay đổi màu ánh sáng hoặc
phổ của đèn.

3.1.2. Hiện tượng phóng điện trong đèn huỳnh quang
Khi cho chùm tia đơn sắc đập vào một chất huỳnh quang một phần
năng lượng của nó biến thành nhiệt, trong khi đó phần lớn năng lượng cũn
lại xuất hiện dưới dạng một phổ liên tục có bước sóng phõn bố tuỳ theo bản
chất của chất huỳnh quang.
Như vậy tia sơ cấp đóng vai trị kích thích để chất huỳnh quang phát
xạ tia thứ cấp. Màu sắc bức xạ thứ cấp phụ thuộc vào bản chất và liều
lượng của bột huỳnh quang bao phủ trong ống và áp suất trong đèn.
Sự phóng điện huỳnh quang:
thể hiện trên hình vẽ sau

Sự phóng điện của đèn huỳnh quang
3.1.3. Các thống số của đèn huỳnh quang
Các kí hiệu của đèn huỳnh quang:

CW đèn ánh sáng trắng lạnh tiêu chuẩn
WW đèn ánh sáng ấm tiêu chuẩn
CWX đèn ánh sáng lạnh deluxe
WWX đèn ánh sáng trắng
14
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

14

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

ES đèn tiết kiệm năng lượng
HO đèn có quang thơng cao
Kích thước và cơng suất tiêu chuẩn của đèn ống huỳnh quang:
0,6m- 20/18 W ;

1,2m- 36/40W ; 1,5m- 68/65W ; 2,4m- 110W

3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng của đèn huỳnh quang
Có 5 yếu tố ảnh hưởng đến tớnh năng của đèn huỳnh quang là:
-

Tải của đèn
Áp suất khí argon

Nhiệt độ thành ống, liờn quan đến áp suất hơi thuỷ ngõn
Chiều dài ống
Đường kớnh ống
3.1.5. Thiết bị mồi đèn
Đèn huỳnh quang được sản xuất theo ba loại: đốt nóng trước, bật
sáng nhanh và loại bật sáng tức thời. Giống như tất cả các đèn phóng điện
khác, đèn huỳnh quang chỉ phát sáng khi có thiết bị mồi, bao gồm tắc te và
chấn lưu.

a.

Tắc te

-

Có 2 loại là tắc te có khí và tắc te nhiệt:
Tắc te có khí:Là một bóng đèn có khí rất nhỏ có các điện cực gần nhau
trong đó một điện cực là bản lưỡng kim mắc song song với đèn ống như
trên hình vẽ

Hình vẽ cấu tạo tăc te khí
15
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

15

Trường ĐHSP Hà

Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Khi đóng mạch, hình thành mạch điện kín tạo nên từ nguồn qua chấn
lưu, một điện cực, tắc te và qua một điện cực khác về nguồn. Khi đó điện
áp nguồn đặt lên hai cực của tắc te cú khớ làm cho tắc te phóng điện. Kết
quả là bản lưỡng kim nóng lên và bị dãn nở chập mạch làm cho tắc te
khơng phóng điện nữa, nhiệt độ giảm đi. Sau một khoảng thời gian ngắn,
bản lưỡng kim hở mạch kéo theo mạch điện qua chấn lưu hở mạch. Năng
lượng tích luỹ trong chấn lưu tạo nên quá điện áp quá độ khi hở mạch gây
phóng điện ban đầu trong đèn.
Tắc te nhiệt gồm một bóng đèn chân khơng nhỏ chứa một cơng tắc
lưỡng kim khép mạch khi nguội và một điện trở đốt nóng. Khi có điện, điện
trở này và các điện cực mắc nối tiếp bị phát nóng theo hiệu ứng Joule làm
hở mạch bản lưỡng kim gõy quỏ điện áp khi hở mạch chấn lưu gây phóng
điện trong đèn.

Hình vẽ cấu tạo tắc te nhiệt
Trong cả hai trường hợp trờn nờn sử dụng một tụ điện có điện dung
nhỏ cỡ vài nF làm tăng thời gian quá điện áp do đó mồi đèn dễ dàng hơn.
b.Chấn lưu
Ngoài chức năng là hạn chế dịng điện hồ quang, chấn lưu cũn có

-

chức năng:
+ Tạo nên điện áp quá độ khi hở mạch để mồi đèn.
+ Ổn định dịng điện phóng qua đèn.
Thường sử dụng 2 loại:

Chấn lưu sắt từ có tổn hao thấp:
16
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

16

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Đó là các chấn lưu được chế tạo từ các lá tôn silic chất lượng cao
Chấn lưu sắt từ có đặc điểm: Cấu tạo đơn giản chắc chắn, tiêu thụ
cống suất khoảng 15- 20% công suất đèn,gõy nhiễu điện từ và tiếng ù, hệ
-

số cống suất thấp, thời gian mồi lõu, tuổi thọ cao…
Chấn lưu điện tử
Việc sử dụng lừi từ chất lượng cao và thiết kế tối ưu có thể tạo nên
chấn lưu sắt từ chất lượng cao, tuy nhiên so với chấn lưu sắt từ chấn lưu
điện từ có nhiều ưu điểm hơn như: tiêu thụ công suất nhỏ, hoạt động trong
dải điện áp rộng, mồi đốn nhanh, khơng có hiện tượng nhấp nháy, hệ số
cống suất cao…
+ Cấu tạo chấn lưu điện tử: Thực chất chấn lưu điện tử là bộ biến
tần, biết đổi tần số từ tần số lưới 50Hz sang tần số cao trên 20kHz và dưới
40kHz. Trên 20kHz để tránh tấn số nghe thấy cũn dưới 40kHz là tấn số
dùng trong điều khiển hồng ngoại của các thiết bị điện tử.

Sơ đồ khối chấn lưu điện tử gồm:

•
•

Bộ lọc nguồn
Bộ chinh lưu AC-DC biến đổi điện áp nguồn 50Hz thành điện áp một

•

chiều.
Bộ nghich lưu DC-AC biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều
có tần số cao từ 20-40kHz. Với tần số cao sự phóng điện tróng chất khí có

•

hiệu quả hơn
Mạch mồi và điều khiển sáng.
Trong chấn lưu điện tử thường sử dụng 2 loại bộ nghịch lưu: Bộ
nghịch lưu nguồn dòng kiểu cộng hưởng và bộ nghịch lưu cộng hưởng
nguồn áp. Trong thực tế thường sử dụng bộ nghịch lưu cộng hưởng nguồn
áp.

17
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

17

Trường ĐHSP Hà

Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Sơ đồ bộ nghịch lưu nguồn áp kiểu cộng hưởng
Ở sơ đồ trên: tụ C1 ngăn dòng một chiều chạy qua cuộn sơ cấp của
máy biến áp, khắc phục được hiện tượng bóo hồ. Sơ đồ này thường được
sử dụng trong chấn lưu đèn huỳnh quang. Khi cung cấp cho đèn catơt nóng,
tụ C2 thường đặt giữa 2 điện cực đảm bảo đốt nóng ban đầu điện cực và
mồi mềm.
3.2. Một số đèn phóng điện
Các đốn phóng điện có ống hồ quang kớch thước nhỏ, cường độ cao
làm bằng thạch anh hoặc gốm trong suốt. Các ống hồ quang này chứa các
điện tích và hơi kim loại làm việc ở nhiệt độ cao.
3.2.1. Đèn hơi thuỷ ngân
Đèn hơi thuỷ ngõn là loại đèn phóng điện mà trong đó phần lớn ánh
sỏg được tạo ra do sự bức xạ của hơi thuỷ ngõn hoạt động ở áp suất riêng
phần lớn hơn 105Pa.
Lớp vỏ thuỷ tinh ngoài của đèn thuỷ ngõn được làm từ thuỷ tinh
boro silicate có thể chịu nhiệt độ cao của đèn. Bẩu thuỷ tinh bên ngoại hấp
thụ nhiều các bức xạ tử ngoại phát ra từ hồ quang thuỷ ngõn. Một số đèn
thuỷ ngõn có chế độ tự ngắt để tắt đốn khi bầu thuỷ bên ngoài bị vỡ, tránh
bức xạ tử ngoại thốt ra ngồi.

18
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

18

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Tuổi thọ của đèn thuỷ ngõn cao nhưng sự duy trì quang thơng kém,
thường được sử dụng rộng rói ở các loại đèn giao thơng, cơng xưởng…
Tuy nhiên đèn hơi thuỷ ngõn có chỉ số thể hiện màu thấp, hiệu quả
năng lượng thấp nên đèn thuỷ ngõn cao áp có xu hướng bị loại bỏ.
3.2.2. Đèn Halogen kim loại
Khi cho thêm vào môi trường muối iot của các kim loại nhu
indi,thali, natri. Vì iốt thuộc nhúm halogen nên những đèn có mơi trường
này gọi là đèn halogen kim loại.

PLC- Đèn Metal halide và phổ màu
Đặc điểm của đen halogen kim loại là màu sắc thay đổi theo thời
gian sử dụng. Khi làm việc hơi halogen kim loại nóng lên trong ống hồ
quang. Vì nhiệt độ cao, sự già hoá nhanh làm thay đổi hỗn hợp hơi
halogen do vậy quang thông và màu sắc của đèn cũng thay đổi.

19
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

19

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Đèn có vị trí vạn năng, nghĩa là có thể treo ở vị thrí bất kỳ, dễ sử
dụng. Tuy nhiên vị trí tốt nhất là nghiêng 15 o so với phương thẳng đứng,
khi đó quang thông và tuổi thọ đạt cực đại.
Các đèn halogen kim loại không làm việc được với bộ điều chỉnh
điện áp. Nó được sử dụng rộng rói trong dải cơng suất 250- 2000W trong
các khu vực cần được thể hiện màu tốt như các cơng trình văn hố, truyền
hình màu.
Nhược điểm của đèn này là: giá thành cao, sau một thời gian sử dụng
màu bị thay đổi.
3.3. Một số nguồn sáng mới
3.3.1. Đèn LED
Là tên gọi tắt của điốt phát quang (Light Emitting Diode) là linh kiện
bán dẫn quang được sử dụng rộng rói trong nhiều lĩnh vực như đốn hiệu,
đèn biển báo đèn quảng cáo. LED có tuổi thọ cao,tiêu thụ công suất nhỏ.
Cấu tạo:

Phần chủ yếu của một LED là tinh thể bán dẫn InGaN tạo nên
chuyển tiêp p-n. Khi đặt điện áp nhỏ lên chuyển tiếp sẽ tạo nên các điện
tích di động chạy qua chuyển tiếp và biến đổi năng lượng dư thành năng
lượng ánh sáng.

20
Líp: K57A - Khoa SPKT

Nội

20

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Dịng điện chỉ chạy theo chiều từ p→n ở giữa miền tiếp xúc giữa 2
lớp bán dẫn có ánh sáng phát ra vì điểm sáng rất bé nên phớa trên phải có
dạng nửa hình cầu để có thể phát tán ánh sáng tán xạ trong phạm vi 180 o về
mọi hướng.
Để có màu sắc khác nhau người ta sẽ đưa thêm một số tạp chất khác
nhau hoặc là trong lớp ‘nhựa’ cho thêm các chất huỳnh quang. LED có
dịng định mức cực đại là 350mA,và hiệu điện thế định mức là 10V.
Ngày nay người ta dùng OLED tức LED làm bằng bán dẫn hữu cơ
để làm LED cho ánh sáng trắng. LED trắng đang bắt đầu được dùng phổ
biến vì nó kết hơp được ưu việt về tiết kiệm điện của đèn huỳnh quang và
đèn compact, có kích thước nhỏ gọn, bật tắt nhanh chúng…
3.3.2. Đèn sulfur
Là loại đèn không cực ánh sáng phát ra do bức xạ của các nguyên tử
sulfur trong môi trường khí argon khi bị kích thích bằng vi sóng.
Cấu tạo của đèn

PLC-Đèn sunfur và phổ màu
Đốn này không chứa thuỷ ngõn, bền màu, ít bị già hố, thời gian
khởi động rất ngắn, hiệu suất cao, rất sáng…Đõy là đèn lý tưởng để chiếu

sáng trong nhà tại những nơi diện tích rộng như nhà máy,nhà thi đấu…

21
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

21

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

3.3.2. Laser
Laser hay máy phát lượng tử là tên viết tắt của cụm từ Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation (sự phát sáng đơn sắc
dựa trên hiện tượng khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích).
Cấu tạo của laser gồm bốn bộ phận chớnh:
-

Mơi trường hoạt chất.
Cơ cấu phản xạ.
Bộ ghép nối đầu ra.
Cơ cấu kích thích.
Mơi trường hoạt chất là tập hợp các nguyên tử, ion, phõn tử trong đó
xảy ra bức xạ kích thích và là mơi trường làm việc của laser. Mơi trường có
thể là chất rắn, chất lỏng, chất khí hoặc chất bán dẫn. Tên thường gọi của
laser thường lấy theo mơi trường tác dụng. Ví dụ laser hồng ngọc có mơi

trường tác dụng là laser tác dụng là tinh thể hồng ngọc, laser CO 2 có mơi
trường tác dụng là khí cacbonic…
Cơ cấu phản xạ là các gương phản xạ ở đầu cuối môi trường hoạt
chất, được sử dụng như bộ phản xạ. Gương phản xạ ánh sáng dọc theo trục
ống làm tia sáng xếp thẳng hàng tạo nên hốc cộng hưởng ánh sáng. Để duy
trì bức xạ kích thích cực đại ánh sáng phải được duy trì với khoảng cách
lớn nhất có thể. Hình dáng gương phản xác định qng đường ánh sáng
truyền qua mơi trường tác dụng.Gương cầu lừm được sử để đổi hướng tia
phản xạ.
Cơ cấu ghép nối đầu ra Cơ cấu phản xạ ánh duy trì ánh sáng trong
hốc cộng hưởng cộng hưởng để ánh sáng ra được điểu khiển bằng gương
phản chiếu có hệ số phản xạ thay đổi tuỳ loại laser.Gương truyền một số
phần trăm ánh sáng trong hốc cộng hưởng ra ngoài gọi là bộ ghép nối đẩu
ra.
Cơ cấu kích thích là thiết bị để đưa năng lượng vào mơi trường hoạt
chất.
22
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

22

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

Sơ đồ máy phát laser hồng ngọc:

Sơ đồ máy phát laser hồng ngọc
Laser được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực khoa học công nghệ hiện
đại. Trong kĩ thuật chiếu sáng laser được sử dụng trong chiếu sáng trang trí
và chiếu sáng lễ hội và quảng cáo.
4. Máy lọc nước
Nước là nguồn sống không thể thiếu đối với con người nhưng hiện
nay do môi trường ô nhiễm nghiêm trọng nên tình trạng nứơc sạch đang là
vấn đề cần giải quyết.Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nhiều sản
phẩm máy lọc nước đã ra đời góp phần giải quyết vấn đề nước sạch.
Cụ thể tỡm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy lọc nước
RO
4.1. Cấu tạo
Hình ảnh các bộ phận chớnh của máy
lọc nước
như hình vẽ:
Gồm các bộ phận chớnh:
-

-

Các cột lọc
Biến thế 110V/220V, ra DC 24V cấp điện cho
bơm RO
Bơm RO tạo ra áp suất cao để đẩy nước
Công tắc hạ áp
23
23
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

-

Vũ Thị Oanh

Bình dự trữ nước lọc
Các van: van ngắt sau khi máy dừng, nguồn nước ngắt hoặc khơng có
nứơc; van giới hạn dịng chảy ; van tự động rửa màng.
Sơ đồ cấu tạo:

4.2. Nguyên lí hoạt động
1. Cốc I (3-I): Sử dụng màng PP có đường kính mircron (à), giỳp
loại bỏ các hạt HP, keo tụ, chất hữu cơ trong quá trình phân hủy.
2. Cốc II (3-II): Sử dụng màng lọc chứa than hoạt tính dạng hạt có
tính năng khử mùi lạ, tiếp tục loại bỏ các phân tử hữu cơ hòa tan, giảm
nồng độ các chất thải công nghiệp.
3. Cốc III (3-III): Sử dụng màng có chứa than hoạt tính dạng bột
được nén chặt tạo thành màng lọc. Loại màng lọc này đảm bảo loại bỏ các
tạp chất hữu cơ hịa tan có kích thước nhỏ mà hai cốc lọc trên chưa loại trừ
hết. Nước sau khi đi qua 3 màng lọc này đã được cải thiện đáng kể trước
khi đi vào màng lọc RO.
4. Cốc lọc RO: Nước đựơc bơm áp lực cao vào cốc lọc RO, dưới áp
lực lớn, hiện tượng thẩm thấu ngược xuất hiện, các phân tử H2O thấm qua

24

Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

24

Trường ĐHSP Hà


Khóa luận tốt nghiệp

Vũ Thị Oanh

màng có đường kính 0.0001 mircron đi ra miệng thu. Tạp chất và các kim
loại nặng sẽ theo dịng thải đi ra ngồi.
5. Cốc lọc T33: Nước đã lọc được chứa trong bỡnh ỏp, sử dụng cốc
lọc T/33 (10) đấu giữa bình và van lấy nước.
Tác dụng: loại bỏ tạp chất, vi khuẩn phát sinh nếu có.
Ngun lí hoạt động như sau:
Biến thế cung cấp điện cho bơm RO, bơm tạo ra áp lực đẩy nước qua
3 cột lọc tới cốc lọc RO tại đõy xuất hiện hiện tượng thẩm thấu ngược
những tạp chất theo dịng thải ra ngồi qua đường thải, cũn nứơc sạch được
đưa tới bình áp, trước khi đưa tới vịi nước thì nước được đi qua cốc lọc
T33 để loại bỏ vi khuẩn phát sinh trước khi đưa ra sử dụng.
5. Mỏy ụzụn
Chúng ta đã biết phân tử O2 của không khí có thể lóo hoỏ, phỏ huỷ
hầu hết các đơn chất, hợp chất vô cơ, hữu cơ tự nhiên hay nhân tạo do phản
ứng oxy hóa. Song nếu oxy(O) là nguyên tử thì sự làm sạch hơn rất nhiều,
vì vậy người ta đã chế tạo ra các chất chứa oxy để làm sạch như: thuốc
tớm(KMnO4), Nước Javen(NaClO), ozụn… Trong đó dùng ozon là tiện lợi
hơn cả và an toàn bởi nó khơng bền, ln tự phân giải và cuối cùng chỉ cịn

oxy vơ hại và khơng có tạp chất nào khác. Người ta đã ứng dụng và chế tạo
cỏc mỏy sản sinh ra ozụn sử dụng trong các hộ gia đình trong việc xử lý
nguồn nước ăn, lọc bụi bẩn trong khơng khí, khử mùi thuốc lá, ẩm mốc,
khử độc dư trong lượng hố chất…
Q trình hình thành ozụn có thể bằng phương pháp phóng điện hoặc
tạo ozụn bằng tia cực tím.

5.1. Cấu tạo mỏy ụzụn (kiểu đơn giản phúng sét)
25
Líp: K57A - Khoa SPKT
Nội

25

Trường ĐHSP Hà